- Принципова схема модуля автоматичного управління бойлером
- Порядок роботи пристрою
- Контроль і управління пристроєм і модулем індикації
- Автоматичний режим апарату
- Особливості конструкції і деталі
- В результаті вийшло таке:
Бойлер для нагрівання води електричний - в даній статті описаний процес створення електронного блоку для автоматичного управління нагріванням води. Тобто завдання полягає в тому, щоб водонагрівач міг включатися і відключатися в спеціально певний час.
Таке рішення було продиктовано економією електроенергії, а також можливістю істотного зниження утворення накипу на трубчастому електро нагрівачі. У разі необхідності водонагрівач можна привести в дію минаючи блок автоматичного управління, а просто включити звичайної кнопкою. У моєму випадку, зібраний мною модуль автоматики підключений до промислового бойлеру Ariston.
Принципова схема модуля автоматичного управління бойлером
Цей пристрій є нічим іншим як звичайними годинами реального часу, виконаними на мікросхемі PCF8563 і вимірнику температури на PIC16F676. Саме цей мікроконтролер виконує функцію включення нагрівача через реле.
Принцип його дій такий: імпульс знімається з мікродатчик струму, що проходить по ланцюгу електро нагрівача і подається на контролер. Для забезпечення тривалої роботи годинника реального часу в схемі встановлений EDLC, що означає: конденсатор з подвійним електричним шаром. Ще його називаю іоністор - як би конденсатор і акумулятор в одному флаконі.
Напруга харчування бойлер для нагріву води електричний отримує від імпульсного блоку живлення зібраного на основі імпульсного регулятора напруги LNK306PN. Даний блок живлення відрізняється незначним споживанням струму, коли він знаходиться в стані очікування і передбачає роботу в цілодобовому режимі.
Порядок роботи пристрою
• Нормальний, в автоматичному режимі, головний режим, робить можливим включати агрегат по попередньо призначеного часу. Установчі діапазони розбиті на шість значень. За замовчуванням перед установки мають такі тимчасові параметри: 6:00, 11:30, 17:30.
• Режим ручного включення нагрівача кнопкою на 32 хвилин.
• Режим вимкнення.
Порядок дій в графічному зображенні показаний нижче.
Встановлений в схемі мікроконтролер PIC16F676 має малу пам'яттю - 1 Кб, а цього явно недостатньо. У зв'язку з цим окремі функції були зменшені до мінімального стану. Як приклад: що б встановити параметр часу для включення бойлера, то це можна виконати тільки в початковому коді. А потім вже перетворити в прошивку. Але це швидше виняток, ніж правило. У моєму випадку, бойлер для нагріву води електричний, мені за весь час роботи пристрою не потрібно ні разу нічого змінювати.
Контроль і управління пристроєм і модулем індикації
Сам керівник алгоритм здійснюється тільки однією клавішею. Для початкового призначення точного часу і включення приладу в роботу потрібно зробити наступне. О 12 годині дня при відключеному мережевому живленні натиснути і утримувати пускову кнопку. Потім включити напругу електромережі і почекати пару секунд поки згаснуть світлодіоди. Після виконання цієї процедури, годинник реального часу повинні показувати точний час 12.00.
Якщо довго натиснути на кнопку, приблизно 5 секунд, то відбудеться перехід пристрою в стан відключення. Це той момент, при якому система повністю відключена, але відбувається рідкісне мигання світлодіода жовтого світіння. Щоб вивести модуль з режиму очікування необхідно коротко натиснути на пускову кнопку і бойлер для нагріву води електричний включиться.
Під час роботи пристрою, якщо зробити одне швидке натискання кнопки, то це виведе автоматику з очікує стану. Далі спрацює реле і модуль перейде в стан авто-включення електро нагрівача по попередньо призначеного часу.
Автоматичний режим апарату
В автоматичному стані апарату, світиться жовтий світлодіод, але при збігу теперішнього часу із заздалегідь призначеним, водонагрівач включиться. Про це будуть сигналізувати синій, а потім і червоний світлодіоди. Вимкнення нагрівального елементу виконується вбудованим термостатом.
Коли бойлер для нагріву води електричний знаходиться в автоматичному стані, недовгий натискання пускової кнопки призведе до включення режиму нагрівання на півгодини. Після цього починають відразу світиться світлодіоди червоного та синього кольору, і на ТЕН бойлера подається напруга. У разі якщо пристрій підтримки постійної температури (термостат) не спрацював на включення (вода вже гаряча), тоді протягом півгодини напруга відключиться. Ну, а як включився? Тоді автоматика спрацює на відключення по завершенню набору температури. Через деякий час апарат знову включиться в режим автомата і буде чекати чергового проміжку часу спрацьовування.
Індикація складається з трьох світлодіодів: синього, жовтого і червоного.
Миганні жовтого світлодіода означає, що прилад знаходиться в режимі очікування. Автоматика вимкнена і не включиться, якщо не натиснути кнопку. Практично такий режим роботи в дійсно застосовується не дуже часто. Щоб апаратура перейшла в цей режим, потрібно тримати кнопку в межах 5 сек.
Світиться жовтий світлодіод - це означає, що пристрій знаходиться в стандартному автоматичному режимі функціонування таймера. Коли підходить попередньо встановлений час, автоматика намагається включити бойлер для нагріву води електричний. Потім на ТЕН подається напруга живлення і визначається споживає струм. У разі споживання пристроєм струму, тобто термостат знаходиться у включеному стані, тоді модуль буде забезпечувати струм поки не відключиться термостат бачка. Тим часом жовтий світлодіод гасне і починає світитися червоний.
Коли відключиться термостат, то знову починає світитися жовтий світлодіод і виконується перехід в режим автоматичної роботи. Коли настане час спрацьовування ток нагрівачем не споживається, тобто термостат знаходиться у вимкненому стані, вода вже гаряча. Ось в цей момент пристрій переходить в стан очікування чергового часу визначеного в програмі.
На випадок якщо ви вирішили скористатися душем, але ємність з водою вже нагріта. Те-є термостат вимкнений, а ви хочете щоб бачок нагрівався і під час прийняття душу. В такому випадку є можливість включити нагрів води в баку самостійно. Для цього потрібно включити вимикач на пристрої. Відразу ж почнуть світитися червоний і синій світлодіоди і в ланцюг нагрівача бака надійде напруга на півгодини.
Особливості конструкції і деталі
Пристрій складається з двох друкованих плат, які з'єднані спеціальними стійками, електрично вони пов'язані п'яти-піновим коннектором і вбудовані в пластиковий корпус.
Постійний опір R1 вказане в схемі блоку харчування повинно бути потужністю не менше 2 Вт. Котушка індуктивності L2 була використана промислового зразка з параметрами 2200 мкГн 0,18A 7R. Якщо немає саме такий, то можна поставити й іншу, розраховану на індуктивність 1000 ... 2000 мкГн. (Ред)
Змінний конденсатор С4 дає можливість встановити оптимальну точність роботи годин реального часу. За моїми спостереженнями протягом тижня, включення бойлера виконувалося досить чітко і точно за часом. За час експлуатації на протязі шести місяців неточність становила близько чотирьох хвилин. Тому не було необхідності щось підлаштовувати. Можна поставити пару постійних ємностей C3 і C4 з однаковими параметрами, як правило, це 10 pF ... 33 pF.
• Трансформатор виконаний на двох складених разом феритових кільцях марки: HM2000 з розмірами К20 × 12х6.
• Перша обмотка з висновками 1 - 2 містить 2500 віт. Емаль-провід Ø = 0,1 мм.
• Друга обмотка з висновками висновки 3 - 4 містить 1500 віт. Провід Ø = 0,1 мм.
• Число витків тут відображена приблизно, тому що визначити точну кількість не вдалося.
• Потрібно додати ще обмотку по току - всього один виток дроту Ø = 1.38 мм.
Як муздрамтеатру для трансформатора цілком підійдуть сердечники і з інших матеріалів, таких як: електротехнічна сталь, сплав заліза і нікелю (пермаллой). Тоді кількість витків на вторинній обмотці значно скоротиться і складе приблизно 220-320 віт. Використовуючи даний варіант виготовлення трансформатора, слід експериментальним шляхом постійний резистор R7 в модулі харчування. В результаті параметри трансформатора по струму вийшли ось такі: з підключеної до вторинної обмотки навантаження - резистор 1 кОм. Напруга склало 10.5v.
Конденсатор C5 (іоністор) має ємністю 0,047F, можна знайти на ринку радіотоварів, раніше такі застосовувалися в Радянських відеомагнітофонах.
Якщо встановити компонент з більшою ємністю, то значно збільшиться часовий діапазон утримування ходу годинника, коли немає напруги.
Встановлене електромагнітне реле P1 розраховане на струм 30A. Силові ланцюги провідників на друкованій платі посилені шматками мідного дроту Ø = 1мм.
В результаті вийшло таке:
У процесі використання бойлера вдалося отримати такі дані, які показують, що економічна вигода даного пристрою склала 10%. І це в той час коли водонагрівач включається істотно меншу кількість разів, проте гаряча вода завжди є. Після експлуатації бойлера зі встановленою автоматикою протягом одного року, був проведений огляд всередині водяного бака. Обстеження ємності показало, що шар накипу на Тене набагато менше, ніж було без автоматичного приладу.
• Тут архіви з інструкцією по експлуатації пристрою.
instrukciya.7z 14,76 Kb
• Прошивка та вихідні.
soft.7z 19,77 Kb
• Креслення друкованих плат.
plata.7z 27,62 Kb
Доповнення: після двох років роботи
Автоматичний пристрій прекрасно працює вже більше двох років. У процесі роботи будь-яких проблем ні разу не було, навіть незважаючи на разові перерви з подачею електроенергії по мережі. Гаряча вода в будинку завжди гарантована, ніяких зауважень по роботі водонагрівача немає.
Ну, а як включився?
